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比起其他科学门类，物理学取得进步，是通过理论和实验之间持续的相互影响。理论上的预测只有不断地为实验所证实，这些理论才算经受住了时间的检验。一个好的理论在于它做出的新预测能够在实验室得到验证，但如果该理论与实验结果相矛盾，它就必须接受修正甚至加以摒弃。反过来，实验室的实验也能产生未被解释的现象，这就需要拓展新的理论。在其他科学领域，我们看不到如此美妙的配合关系。纯数学的定理通过逻辑、演绎和运用公理来证明，无须在现实世界中证实。反之，地质学、行为学、行为心理学等则主要是观测科学，在这些学科中，认识上的进步是通过人从自然界辛苦收集数据，或是细心设计实验测试来取得的。但是物理学 只能 在理论和实验的携手合作中才能取得进展，就像两人攀登悬崖，须得一个人拉着另一个人上来，然后二人再向下一个立足点攀登。
物理学家如何发展他们的理论和模型，如何设计实验来检测世界运行机制的某个方面？用另外一个很好的比喻来讲，这就好像用一束光去照射未知的事物。考虑在物理学中寻找新观念的情形，大略而言，我们会发现有两类研究者。试想你在没有月光的黑夜里走回家，突然发觉外套口袋里有一个洞，而你的钥匙肯定是在中途穿过这个洞掉了出去。你知道钥匙一定在刚才走过的那段路的某个地方，所以你返回去寻找。你会只在路灯照得到的路段上寻找吗？那些区域只是整条路的一部分，当然你至少也会在这些地方看一下是否有钥匙。还是你也会在路灯之间没有光照的黑暗路段里搜寻搜寻？你的钥匙很有可能就在这些地方，也会更难找到。
类似地，有的科学家只盯着路灯杆，也有研究者会在黑暗中搜寻。前者安然地开展工作，发展的理论可以对照着实验来检测——他们是在看得见的地方做研究，这意味着他们不那么热衷于提出原创性观点，但他们有较高的成功率增进我们的知识，尽管这种知识增长是渐进式的演化而非革命。相反，黑暗中的研究者会提出高原创性、高猜想性的观点，这些观点不那么容易检验。他们成功的机会要小一点，但如果他们说对了，回报会是巨大的，而且他们的发现可能导致我们认识上的范式转变。相比于其他科学门类，上述区别在物理学中更为普遍。
我对那些受到挫折的研究者和梦想家抱以同情，他们经常钻研的是像宇宙学和弦论这样的深奥领域，他们不是为了让数学表达更好看才去添加一些新的维度，也不是为了让我们的宇宙不那么奇怪才去假设有无限多个平行宇宙。但也有一些著名的例子是研究者憋到了宝。20世纪的天才保罗·狄拉克在自己优美的方程的激励下，提出了反物质存在的假设，而数年后的1932年，人们发现了反物质。接着是默里·盖尔曼和乔治·茨威格，他们在20世纪60年代中期各自独立预测了夸克的存在，而当时还没有实验证据能表明这种粒子的存在。彼得·希格斯要过上半个世纪，才会等到人们发现他提出的玻色子并确证以他的名字命名的理论。甚至量子力学先驱埃尔温·薛定谔，当初也不过是凭带着灵感的猜测，提出了以自己的名字命名的方程：他虽然写出了该方程的正确数学形式，但一开始他自己也不知道这个方程的解意味着什么。
这些物理学家都有怎样独一无二的天分？是直觉？还是第六感让他们觉察到了自然的奥秘？也许吧。诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格认为，正是蕴藏在数学中的美，指引了像保罗·狄拉克和19世纪苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦这类伟大的理论家。
但是这些物理学家都不是孤立地进行研究的，他们的观点也需要和所有的既定事实及实验观察相一致。